【摘 要】
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在最近几十年,对于非线性系统的控制设计的理论研究及其应用有了很大的发展,但是对其控制问题尚未形成统一而有效的一般处理方法。特别是随着科学技术的发展,实际的工程系统大都是复杂的非线性控制系统,他们通常具有高维数、结构复杂、强非线性和强耦合的特点,对于这类复杂非线性控制系统的控制设计更是控制领域的一个难点问题。目前对于具有特殊结构的复杂非线性控制系统的控制设计,如相似结构系统,严格三角结构的系统或称为
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在最近几十年,对于非线性系统的控制设计的理论研究及其应用有了很大的发展,但是对其控制问题尚未形成统一而有效的一般处理方法。特别是随着科学技术的发展,实际的工程系统大都是复杂的非线性控制系统,他们通常具有高维数、结构复杂、强非线性和强耦合的特点,对于这类复杂非线性控制系统的控制设计更是控制领域的一个难点问题。目前对于具有特殊结构的复杂非线性控制系统的控制设计,如相似结构系统,严格三角结构的系统或称为严格反馈系统,已经取得了许多理论成果。特别是对于严格三角结构的系统,上世纪90年代,Kokotovic P V及其合作者提出了Backstepping方法,由于该方法在设计控制器过程中的系统性和结构性特点,被广泛地用于具有严格三角或间接具有三角结构的系统控制设计,但这些研究都是针对己知其相对精确模型的整个非线性系统,而在实际被控系统的建模中,我们往往是得到其某一子系统相对精确的数学模型而不是整个系统的,因此研究如何根据已知的子系统的信息去设计整个系统的控制器是具有重要意义的。最近几年,基于Backstepping方法对于非线性系统的鲁棒自适应控制设计的研究成为热点,但是这方面的研究多数集中在单一、连续和时变等非线性系统,较少涉及带有不确定性的非线性互联系统,而含有非线性参数的互联系统更是如此。互联系统的分散控制一直是受到极大关注的研究问题,因为分散控制可以将互联系统的控制问题简化为若干个低阶子系统的控制问题,这样可以简化控制器的设计,因此含有非线性参数的不确定非线性互联系统的鲁棒分散自适应控制设计是值得研究的问题。本文基于Lyapunov稳定性理论和Backstepping方法,对以上两类非线性系统的控制问题进行了初步的研究,所做的工作主要是:一、针对一类含有严格三角结构形式的子系统的复杂非线性系统,利用Backstepping方法设计了整个系统的该子系统的控制器,进而推得整个系统的控制器,并证明了所设计的控制器能使得整个系统是渐近稳定的。二、针对一类含有非线性参数的不确定非线性互联大系统,在较直观、较一般的假定下,利用Backstepping方法设计了不确定非线性互联大系统的鲁棒分散自适应控制控制器和自适应律,并利用Lyapunov理论证明了所设计的控制器使得被控系统的状态及参数估计误差一致终极有界。三、通过算例仿真验证了所研究的控制算法的正确性。
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